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Nature Communications volume 14, Número do artigo: 1284 (2023) Citar este artigo

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O desenvolvimento de uma tecnologia de recuperação de ouro ecologicamente correta, eficiente e altamente seletiva é necessário com urgência para manter ambientes sustentáveis ​​e melhorar a utilização de recursos. Aqui relatamos um paradigma de recuperação de ouro induzido por aditivo baseado no controle preciso da transformação recíproca e montagem instantânea dos adutos coordenados de segunda esfera formados entre β-ciclodextrina e ânions tetrabromoaurato. Os aditivos iniciam um rápido processo de montagem co-ocupando a cavidade de ligação da β-ciclodextrina junto com os ânions tetrabromoaurato, levando à formação de polímeros supramoleculares que precipitam de soluções aquosas como cocristais. A eficiência da recuperação de ouro chega a 99,8% quando o dibutil carbitol é empregado como aditivo. Esta cocristalização é altamente seletiva para ânions de tetrabromoaurato quadrado-planar. Em um protocolo de recuperação de ouro em escala de laboratório, mais de 94% do ouro em lixo eletrônico foi recuperado em concentrações de ouro tão baixas quanto 9,3 ppm. Este protocolo simples constitui um paradigma promissor para a recuperação sustentável do ouro, apresentando consumo reduzido de energia, insumos de baixo custo e evitando a poluição ambiental.

O ouro, elemento indispensável na sociedade humana desde tempos imemoriais, é amplamente utilizado na fabricação de moedas e joias1, fabricação eletrônica2, produção de remédios3 e síntese química4. A mineração de ouro, no entanto, é notoriamente conhecida por ser uma das indústrias mais destrutivas do meio ambiente no mundo de hoje. Quantidades maciças de cianeto5 e mercúrio6 são usadas para extrair ouro de minérios a cada ano, resultando em enormes fluxos de resíduos contaminados com cianeto letal e metais pesados, juntamente com quantidades colossais de emissões de carbono e consumo excessivo de energia. A fim de desenvolver tecnologias sustentáveis ​​para produção e recuperação de ouro, muitos métodos alternativos7, baseados na extração seletiva ou adsorção de ouro de soluções de lixiviação, foram desenvolvidos. Esses métodos incluem a lixiviação de lixo eletrônico (e-waste) e minérios de ouro com um único reagente de extração orgânico8,9,10,11,12/inorgânico13 ou combinações específicas14,15 de reagentes de extração e solventes orgânicos, sem contar a adsorção de íons iônicos complexos de ouro com estruturas metal-orgânicas16,17 e polímeros18,19,20. Como uma abordagem alternativa para extração e adsorção, a coprecipitação seletiva21,22,23,24 baseada na coordenação da segunda esfera25,26 provou ser cada vez mais popular para separações de metais devido às suas vantagens significativas - por exemplo, operação simples, facilidade de industrialização, energia mínima consumo e zero emissões perigosas.

A coordenação de primeira esfera27, avançada no início do século 20 pelo Prêmio Nobel de Química, Alfred Werner, refere-se às interações de ligação coordenada entre ligantes de esfera de primeira coordenação e metais de transição. Sob a égide da química supramolecular28,29 e hospedeiro-hóspede30,31, a investigação da coordenação da segunda esfera32,33,34, que envolve as interações não covalentes entre o ligante da primeira esfera e uma molécula macrocíclica como o ligante da segunda esfera, tem disparou durante as últimas décadas. Nesse contexto, muitos receptores macrocíclicos bem elaborados, por exemplo, éteres de coroa32, ciclodextrinas35,36, calixarenos37, cucurbiturilas38 e outros39,40 surgiram como promissores ligantes de coordenação de segunda esfera, permitindo a modulação das propriedades químicas e físicas do metal de transição complexos. Esses macrociclos exibem reconhecimento altamente específico para complexos metálicos catiônicos específicos, incluindo aqueles contendo Rh+ 41, Ru2+ 42, Gd3+ 43 e Yb3+ 44, além de servirem como receptores de ânions45,46,47 para complexos metálicos carregados negativamente, como [ReO4] − 48, [CdCl4]2− 49, [PtCl6]2− 50, polioxometalatos51 e outros52. O controle preciso da montagem e transformação recíproca desses adutos coordenados pela segunda esfera, no entanto, permanece um desafio. Alguns dos adutos coordenados pela segunda esfera exibem53 cristalinidade única, uma propriedade que abre caminho para o uso da coordenação da segunda esfera para reciclar metais preciosos do lixo eletrônico. Empregando este protocolo, separamos54,55 ouro de minérios onde a α-ciclodextrina atua preferencialmente como um coordenador de segunda esfera para o tetrabromoaurato de potássio hidratado. Quando se trata de recuperação prática de ouro, este protocolo, no entanto, ainda sofre de várias limitações, incluindo o fato de que (i) é necessário um alto teor de ouro ([KAuBr4] > 6 mM) na solução de lixiviação, (ii) íons de potássio são obrigatórios, (iii) uma alta concentração de ácido na solução de lixiviação evita a formação de coprecipitados, (iv) a eficiência de recuperação de ouro é inferior a 80% quando realizada em temperatura ambiente e (v) o custo de α -ciclodextrina é relativamente alto. Portanto, o desenvolvimento de uma tecnologia de separação de ouro mais eficiente e econômica alinhada com a recuperação prática de ouro é significativo e necessário.